JP2011233216A - Data transmitting/receiving device and method for semiconductor systems - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体システムのデータ送受信装置および方法に関するものであり、特に、半導体メモリ装置の並列−リンク送受信器でデータ送受信を高速で行うための装置および方法に関するものである。 The present invention relates to an apparatus and method for data transmission / reception in a semiconductor system, and more particularly to an apparatus and method for performing data transmission / reception at high speed with a parallel-link transceiver of a semiconductor memory device.
複数の半導体メモリ装置から構成されたシステムにおいて、半導体メモリ装置はデータを保存するためのものである。メモリコントローラ、例えば、中央処理装置(CPU)等がデータを入力しようとすれば、半導体メモリ装置はメモリコントローラからデータとともにクロックの入力を受けてクロックに同期してデータを該当メモリーセルに書き込む。 In a system composed of a plurality of semiconductor memory devices, the semiconductor memory device is for storing data. When a memory controller, for example, a central processing unit (CPU) or the like attempts to input data, the semiconductor memory device receives a clock input from the memory controller together with the data, and writes the data to the corresponding memory cell in synchronization with the clock.
図1は、従来の半導体メモリ装置とそれを制御するメモリコントローラとを示すブロック図である。具体的に、図1はグラフィック作業用半導体メモリ装置とイメージデータを専門的に処理するためのグラフィック処理装置(GRAPHIC PROCESS UNIT、GPU)とを示している。 FIG. 1 is a block diagram showing a conventional semiconductor memory device and a memory controller that controls the semiconductor memory device. Specifically, FIG. 1 shows a semiconductor memory device for graphic work and a graphic processing device (GRAPHIC PROCESS UNIT, GPU) for professionally processing image data.
図1に示されたように、グラフィック処理装置GPUの送信端は複数個のデータDQをクロックCLKとともに半導体メモリ装置に送信する。 As shown in FIG. 1, the transmission end of the graphic processing unit GPU transmits a plurality of data DQ together with a clock CLK to the semiconductor memory device.
半導体メモリ装置の受信端では外部から入力されるデータは、該データを単位セルに伝送する種々の制御回路によって内部データDINに変換され、クロックは、内部クロック制御回路を経て内部クロックICLKに変換されて使用される。 At the receiving end of the semiconductor memory device, data input from the outside is converted into internal data DIN by various control circuits that transmit the data to the unit cell, and the clock is converted into the internal clock ICLK through the internal clock control circuit. Used.
このとき、データを伝達する回路に比べて、クロックを伝達する回路(例えば、PLL(PHASE LOCKED LOOP)、クロック分配器、ローカルルータ)がより長い遅延時間を有する。したがって、図示したように、グラフィック処理装置GPUの送信端から出力されるクロックCLKは、データが出力される時に立上りエッジを有するように設計され、半導体メモリ装置の受信端で使用される内部クロックICLKは、データの有効ウィンドウの中心で立上りエッジを有するように設計される。 At this time, a circuit that transmits a clock (for example, a PLL (PHASE LOCKED LOOP), a clock distributor, or a local router) has a longer delay time than a circuit that transmits data. Therefore, as illustrated, the clock CLK output from the transmission end of the graphics processing unit GPU is designed to have a rising edge when data is output, and the internal clock ICLK used at the reception end of the semiconductor memory device. Is designed to have a rising edge in the center of the effective window of data.
しかし、高速で動作するシステムではデータの有効ウィンドウは次第に小さくなることが不可避である。従って、半導体メモリ装置とグラフィック処理装置との間のチャネルに存在するデータが増加するに応じてデータの動作時点とクロックの遷移時点とが一致しなくなり、誤ったデータを入力される場合が発生してしまう。 However, in a system operating at high speed, it is inevitable that the effective window of data becomes gradually smaller. Therefore, as the data existing in the channel between the semiconductor memory device and the graphic processing device increases, the data operation time and the clock transition time do not coincide with each other, and erroneous data may be input. End up.
このような問題を解決するために最近の半導体メモリ装置及びグラフィック処理装置GPUはデータトレーニング(data training)を利用して両者間のデータを高速に伝送できるようになった。ここで、データトレーニングとは、読出し及び書込み動作のためのデータを安定して伝達するためにグラフィック制御装置GPUと半導体メモリ装置との間に予め約束されたデータパターンを使用してデータ間のスキュー(skew)を調整する技術である。 In order to solve this problem, recent semiconductor memory devices and graphics processing unit GPUs can transmit data between them at high speed by using data training. Here, the data training is a skew between data using a data pattern promised in advance between the graphic control unit GPU and the semiconductor memory device in order to stably transmit data for read and write operations. This is a technique for adjusting (skew).
最近提案されているグラフィック作業用半導体メモリ装置は4Gbps以上の速度でデータを伝達できるように設計されており、このような高速動作の信頼性を保障するためにグラフィック作業用半導体メモリ装置はデータトレーニングをスペックの一部として規定している。 The recently proposed semiconductor memory device for graphic work is designed to transmit data at a speed of 4 Gbps or higher. In order to ensure the reliability of such high-speed operation, the semiconductor memory device for graphic work is used for data training. Is defined as part of the specification.
図2は、従来の半導体システムの並列−リンクで使用されていたデータトレーニングを説明するためのブロック図である。以下、半導体システムのメモリコントローラ10及び半導体メモリ装置30間のデータの入出力を説明する。
FIG. 2 is a block diagram for explaining data training used in a parallel-link of a conventional semiconductor system. Hereinafter, input / output of data between the
図2に示されたように、半導体システムのメモリコントローラ10は、複数の送信部(10_0〜10_N−1)と第1クロック生成部20とを備える。
As shown in FIG. 2, the
複数の送信部(10_0〜10_N−1)は、並列データDQ<0:N−1>の個数の分だけ備えられ、対応する並列データDQ<0:N−1>を伝送する。 The plurality of transmission units (10_0 to 10_N-1) are provided for the number of parallel data DQ <0: N-1> and transmit corresponding parallel data DQ <0: N-1>.
各送信部は、送信器12(TX)と位相補間器14(Phase Interpolator、PI)とを備える。送信器12は、該当するデータを半導体メモリ装置30に伝送する。位相補間器14は、多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>及び位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>に応じて送信器12から出力されるデータの出力時点、すなわち、データの位相を調整するトレーニングクロックTCLK<0:N−1>を生成する。ここで、位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>は、データトレーニングに応じて生成される信号である。
Each transmission unit includes a transmitter 12 (TX) and a phase interpolator 14 (Phase Interpolator, PI). The
第1クロック生成部20は、基準クロック信号CLK_REFに応答して多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>を生成して各送信部(10_0〜10_N−1)に供給する。また、第1クロック生成部20は、基準クロック信号CLK_REFに応答して半導体メモリ装置30に伝送されるクロックCLKを生成する。また、第1クロック生成部20から出力されるクロックCLKをバッファリングして出力する送信器22がさらに備えられている。
The first
また、メモリコントローラ10は、データトレーニングに応じて位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>を生成するために、受信器24とPI制御信号生成部26とをさらに備える。受信器24は、半導体メモリ装置30から入力されたトレーニング結果を受信する。PI制御信号生成部26は、受信されたトレーニング結果に応じて位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>を生成する。
The
一方、半導体メモリ装置30は、複数の受信部(30_0〜30_N−1)と、第2クロック生成部40と、クロック分配部42とを備える。
On the other hand, the
複数の受信部(30_0〜30_N−1)は、並列データDQ<0:N−1>の個数の分だけ備えられ、対応する並列データDQ<0:N−1>を受信して内部データDIN<0:N−1>を生成する。 A plurality of receiving units (30_0 to 30_N-1) are provided for the number of parallel data DQ <0: N-1>, and receive the corresponding parallel data DQ <0: N-1> to receive internal data DIN. <0: N-1> is generated.
各受信部は、受信器32(RX)と、サンプル・ホルダー34(S/H)と、ローカルルータ36とを備える。受信器32は、メモリコントローラ10の送信部(10_0〜10_N−1)から入力されるデータを受信する。サンプル・ホルダー34は、内部クロックICLKに応じて受信器32の出力をサンプリングする。ローカルルータ36は、入力される内部クロックICLKをルーティングしてサンプル・ホルダー34に提供する。
Each receiving unit includes a receiver 32 (RX), a sample holder 34 (S / H), and a
第2クロック生成部40は、クロックCLKの入力を受けて内部クロックICLKを生成する。第2クロック生成部40の前端にはメモリコントローラ10から入力されるクロックCLKを受信する受信器44がさらに備えられる。
The second
クロック分配部42は、第2クロック生成部40から出力される内部クロックICLKを分配して各受信部内のローカルルータ36に提供する。
The
また、半導体メモリ装置30は、データトレーニングを行うためのデータトレーニング部50をさらに含む。
The
データトレーニング部50は、レジスタ52、直列化器(Serializer)54、及び送信器56を備える。レジスタ52は、複数の受信部(30_0〜30_N−1)から出力される内部データDIN<0:N−1>の入力を受けて保存する。直列化器54は、レジスタに保存された並列内部データDIN<0:N−1>を直列化して出力する。送信器56は、直列化器54の出力をメモリコントローラ10の受信器24に出力する。
The
以下、上記の構成を参照して、メモリコントローラ10と半導体メモリ装置30との間のデータトレーニングを説明する。参考としてデータトレーニングは、独立のコマンドが入力されてデータの入出力動作前に行われうる。以下、独立的なコマンドが入力されデータの入出力動作が行われる前のある期間を「初期期間」と称することにする。
Hereinafter, data training between the
入力されたコマンドによってデータの入出力が行われる前の初期期間に、メモリコントローラ10の複数の送信部(10_0〜10_N−1)内の各位相補間器14は初期化される。したがって、位相補間器14による位相調整なく、複数の送信部(10_0〜10_N−1)は、並列データDQ<0:N−1>とクロックCLKとを半導体メモリ装置30に伝送する。
Each
半導体メモリ装置30は、クロックCLKに応じて内部クロックICLKを生成し、内部クロックICLKに応じて並列データDQ<0:N−1>を受信して内部データDIN<0:N−1>を生成する。データトレーニング部50は、このフィードバックを受けて直列化してメモリコントローラ10に伝送する。
The
改めて、メモリコントローラ10のPI制御信号生成部26は、直列化されたデータの入力を受けて位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>を生成し、各送信部(10_0〜10_N−1)内の位相補間器14は、位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>に応じてトレーニングクロックTCLK<0:N−1>を生成し、送信部(10_0〜10_N−1)から出力されるデータの位相を調整する。
Again, the PI control
上記のデータトレーニング過程によって、半導体メモリ装置30の内部クロックICLKの立上りエッジが内部データDIN<0:N−1>の有効ウィンドウ内の中心に位置する。データ送受信期間の間、半導体メモリ装置30は、内部クロックICLKに応じてデータの有効ウィンドウの中心でデータをサンプリングすることによって、メモリコントローラ10とのデータ送受信を正常に行うことができる。
Through the above data training process, the rising edge of the internal clock ICLK of the
しかし、従来のデータトレーニングは、初期期間だけ行われるため、データの送受信の間、内部制御回路によって遅延が発生する場合には、これを補償することができない。したがって、内部クロックの遷移時点がデータの有効ウィンドウを外れることになり誤ったデータ値がサンプリングされることになる。 However, since the conventional data training is performed only during the initial period, if a delay is generated by the internal control circuit during transmission / reception of data, this cannot be compensated. Therefore, the transition point of the internal clock falls outside the data valid window, and an incorrect data value is sampled.
特に、動作中に温度や電源電圧等が変動する時、データとは異なる経路を有するクロックは、異なる遅延値を有しうる。このため、半導体メモリ装置30のサンプリングタイミングが変わり、そして、データの有効ウィンドウの中心から外れることになる。半導体メモリ装置の動作周波数が速くなるほど上記の現象が頻繁に発生し、半導体メモリ装置が誤動作するときが多くなる。
In particular, when temperature, power supply voltage, etc. fluctuate during operation, a clock having a different path from data may have a different delay value. For this reason, the sampling timing of the
また、データ伝送速度が高まるに応じてクロックの周波数も高くならなければならない。例えば、データ伝送速度がGb/s(giga bit/sec)以上となる半導体メモリ装置ではクロックの周波数もGHz(giga hertz)以上でなければならない。しかし、この場合、チップ上でクロックを分配することが難しくデータを判別することも難しい。したがって、データおよびクロックを効率的にエラーなく伝送および受信するための方法が必要である。 Also, the clock frequency must increase as the data transmission rate increases. For example, in a semiconductor memory device in which the data transmission speed is Gb / s (giga bit / sec) or higher, the clock frequency must be higher than GHz (giga hertz). However, in this case, it is difficult to distribute the clock on the chip, and it is also difficult to determine the data. Therefore, there is a need for a method for efficiently transmitting and receiving data and clocks without error.
本発明は、半導体メモリ装置の送受信方法を改善するためのものであり、データの送受信中でも内部クロックをストロボ信号に応じてトラッキングし、すべてのデータを有効ウィンドウの範囲内でサンプリングすることにより、高速で動作する半導体メモリ装置のデータ伝達の信頼性を高めることができる半導体システムのデータ送受信装置および方法を提案する。 The present invention is to improve the transmission / reception method of a semiconductor memory device, and even during data transmission / reception, the internal clock is tracked according to the strobe signal, and all data is sampled within the range of the effective window. A data transmission / reception apparatus and method for a semiconductor system capable of improving the reliability of data transmission of a semiconductor memory device operating in a semiconductor memory.
また、本発明は、動作中に発生する電源電圧の変化と温度変化とによって半導体メモリ装置の内部クロックのタイミングが変化してもデータの有効ウィンドウの中心で半導体メモリ装置の受信端がデータをサンプリングすることができる半導体システムのデータ送受信装置および方法を提案する。 In addition, the present invention enables the receiving end of the semiconductor memory device to sample data at the center of the data effective window even if the timing of the internal clock of the semiconductor memory device changes due to a change in power supply voltage and a temperature change that occur during operation. A data transmission / reception apparatus and method for a semiconductor system are proposed.
また、本発明は、半導体メモリ装置内部のストロボ信号のトレーニングのための回路をその数を減らして最少に備え、ストロボ信号をエラーなく効率的に伝送/受信することができ、且つ、高集積半導体、電子装置およびシステム内に要求される小さい面積を満足させ、設計変更が容易な半導体システムのデータ送受信装置および方法を提案する。 In addition, the present invention provides a strobe signal training circuit inside a semiconductor memory device with a minimum number of circuits, which can efficiently transmit / receive strobe signals without error, and a highly integrated semiconductor. The present invention proposes a data transmission / reception apparatus and method for a semiconductor system that can satisfy a small area required in an electronic apparatus and system and can be easily changed in design.
上記技術的課題を達成するための本発明の一実施形態に係る半導体メモリ装置は、ストロボ信号の入力を受けてトラッキングクロックを生成するストロボ信号受信部と、クロックの入力を受けて内部クロックを生成するクロック受信部と、前記内部クロックに応じて並列データの入力を受けて内部データを生成する複数のデータ受信部と、データの受信の間、前記内部クロックの位相の変動を補償するために、前記トラッキングクロックをトラッキングして前記内部クロックの位相を調整する位相制御部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above technical problem, a semiconductor memory device according to an embodiment of the present invention includes a strobe signal receiving unit that receives a strobe signal and generates a tracking clock, and generates an internal clock that receives the clock. In order to compensate for fluctuations in the phase of the internal clock during data reception, a clock receiving unit that performs parallel data input according to the internal clock, and a plurality of data receiving units that generate internal data. And a phase control unit that adjusts the phase of the internal clock by tracking the tracking clock.
好ましくは、前記位相制御部は、前記トラッキングクロックを基準として前記内部クロックをトラッキングして、その結果に応じて内部クロック制御信号を出力するトラッキング部と、前記内部クロック制御信号に応じて前記内部クロックの位相を調整する位相調整部を備える。 Preferably, the phase control unit tracks the internal clock with reference to the tracking clock and outputs an internal clock control signal according to the result, and the internal clock according to the internal clock control signal. A phase adjustment unit that adjusts the phase of.
好ましくは、前記トラッキング部は、複数の前記データ受信部のうち特定のデータ受信部に入力される内部クロックのフィードバックを受けることができる。また、好ましくは、前記特定データ受信部は、前記複数のデータ受信部のうち前記ストロボ信号受信部と物理的に最も近いところに位置することができる。 Preferably, the tracking unit can receive feedback of an internal clock input to a specific data receiving unit among the plurality of data receiving units. Preferably, the specific data receiving unit may be located physically closest to the strobe signal receiving unit among the plurality of data receiving units.
また、本発明の別の実施形態に係るデータを送受信するための第1半導体チップと第2半導体チップとを含む半導体システムにおいて、前記第1半導体チップは、複数の並列データを出力する複数のデータ送信部と、クロックを出力するクロック送信部と、ストロボ信号を出力するストロボ信号送信部とを備え、前記第2半導体チップは、前記ストロボ信号の入力を受けてトラッキングクロックを生成するストロボ信号受信部と、前記クロックの入力を受けて内部クロックを生成するクロック受信部と、前記内部クロックに応じて前記並列データの入力を受けて内部データを生成する複数のデータ受信部と、前記トラッキングクロックをトラッキングして前記内部クロックの位相を調整する位相制御部とを備えることを特徴とする。 Further, in a semiconductor system including a first semiconductor chip and a second semiconductor chip for transmitting and receiving data according to another embodiment of the present invention, the first semiconductor chip has a plurality of data for outputting a plurality of parallel data. A strobe signal receiving unit that includes a transmitting unit, a clock transmitting unit that outputs a clock, and a strobe signal transmitting unit that outputs a strobe signal, wherein the second semiconductor chip receives the strobe signal and generates a tracking clock A clock receiving unit that receives an input of the clock and generates an internal clock; a plurality of data receiving units that receive an input of the parallel data and generate internal data according to the internal clock; and tracking the tracking clock And a phase controller for adjusting the phase of the internal clock.
また、本発明の更なる別の実施形態に係る第1半導体チップと第2半導体チップとの間のデータを送受信する方法において、複数の並列データ、クロックおよびストロボ信号を前記第1半導体チップから前記第2半導体チップに伝送するステップと、前記ストロボ信号の入力を受けてトラッキングクロックを生成するステップと、前記クロックの入力を受けて内部クロックを生成するステップと、前記内部クロックに応じて前記並列データの入力を受けて内部データを生成するステップと、前記トラッキングクロックをトラッキングして前記内部クロックの位相を調整するステップとを含むことを特徴とする。 Further, in a method for transmitting / receiving data between a first semiconductor chip and a second semiconductor chip according to still another embodiment of the present invention, a plurality of parallel data, a clock, and a strobe signal are transmitted from the first semiconductor chip. Transmitting to the second semiconductor chip; receiving a strobe signal; generating a tracking clock; receiving the clock; generating an internal clock; and the parallel data according to the internal clock And generating the internal data, and tracking the tracking clock to adjust the phase of the internal clock.
このように、本発明は、データの送受信中に内部クロックをストロボ信号に応じてトラッキングしてすべてのデータを有効ウィンドウの範囲内でサンプリングすることにより、高速で動作する半導体メモリ装置においてデータ伝達の信頼性を高めることができるという効果がある。 As described above, the present invention tracks the internal clock according to the strobe signal during data transmission / reception and samples all data within the effective window range, thereby enabling data transmission in a semiconductor memory device operating at high speed. There is an effect that reliability can be improved.
また、本発明は、動作中に発生する電源電圧の変化と温度変化とによって半導体メモリ装置の内部クロックのタイミングが変化してもデータの有効ウィンドウの中心で半導体メモリ装置の受信端がデータをサンプリングすることができるという効果がある。 In addition, the present invention enables the receiving end of the semiconductor memory device to sample data at the center of the data effective window even if the timing of the internal clock of the semiconductor memory device changes due to a change in power supply voltage and a temperature change that occur during operation. There is an effect that can be done.
また、本発明は、半導体メモリ装置内部のストロボ信号のトレーニングのための回路を別途に備えなくともストロボ信号をエラーなく効率的に伝送/受信することによって半導体素子の高集積化はもちろん全体動作時に消費される電力を減らすという効果がある。 In addition, the present invention is capable of efficiently transmitting / receiving strobe signals without error without separately providing a strobe signal training circuit inside the semiconductor memory device, so that the semiconductor device can be highly integrated and of course operated at all times. This has the effect of reducing power consumption.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。以下に紹介される実施形態は、当業者に本発明の技術的思想を十分に伝えるための例として提供されるものである。したがって、本発明は以下に説明されるような実施形態に限定されず、他の形態でも具現化され得る。尚、明細書全体において同一の参照符号は同一の構成要素を表す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments introduced below are provided as examples to fully convey the technical idea of the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the embodiments described below, and may be embodied in other forms. Note that the same reference numerals denote the same components throughout the specification.
図3は、本発明の第1実施形態に係る半導体システムのデータ送受信装置を説明するためのブロック図である。 FIG. 3 is a block diagram for explaining the data transmitting / receiving apparatus of the semiconductor system according to the first embodiment of the present invention.
本発明の第1実施形態による半導体システムでは、メモリコントローラ100の送信端と半導体メモリ装置200の受信端との間にN個の並列データDQ<0:N−1>、及び、クロックCLKのみでなくストロボ信号STBも入出力されることを特徴とする。
In the semiconductor system according to the first embodiment of the present invention, only N parallel data DQ <0: N−1> and the clock CLK are provided between the transmission end of the
図3に示されたように、メモリコントローラ100は、複数のデータ送信部(100_0〜100_N−1)と、ストロボ信号送信部120と、クロック送信部130とを備える。
As illustrated in FIG. 3, the
複数の送信部(100_0〜100_N−1)は、並列データDQ<0:N−1>の個数、すなわち、N個の分だけ備わり、対応する並列データDQ<0:N−1>を伝送する。 A plurality of transmission units (100_0 to 100_N-1) are provided for the number of parallel data DQ <0: N-1>, that is, N, and transmit corresponding parallel data DQ <0: N-1>. .
より詳細には、各送信部は、データ送信器102(TX)とデータ位相補間器(Phase Interpolator、PI)104とを含む。データ送信器102は、並列データDQ<0:N−1>の入力を受けて伝送する。データ位相補間器104は、多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>と位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>とに応答してデータ送信器102から出力されるデータの位相を調整するトレーニングクロックTCLK<0:N−1>を生成する。ここで、位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>は、入力されたコマンドによってデータの入出力が行われる前の初期期間に行われるデータトレーニングに応じて生成された信号である。
More specifically, each transmission unit includes a data transmitter 102 (TX) and a data phase interpolator (PI) 104. The
ストロボ信号送信部120は、多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>と位相制御信号PI_CTRL<N>とに応答してメモリコントローラ100内部で生成されたストロボ信号STBを伝送する。
The
より詳細に、ストロボ信号送信部120は、ストロボ信号送信器122とストロボ信号位相補間器124とを備える。ストロボ信号送信器122は、メモリコントローラ100内部で生成されたストロボ信号STBの入力を受けて伝送する。ストロボ信号位相補間器124は、多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>と位相制御信号PI_CTRL<N>とに応答してストロボ信号送信器122から出力されるストロボ信号STBの位相を調整するトレーニングクロックTCLK<N>を生成する。ここで、位相制御信号PI_CTRL<N>は、入力されたコマンドによってデータの入出力が行われる前の初期期間に行われるデータトレーニングに応じて生成された信号である。
More specifically, the strobe
クロック送信部130は、基準クロック信号CLK_REFに応答して多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>を生成してデータ送信部(100_0〜100_N−1)及びストロボ信号送信部120へ出力し、また、クロックCLKを生成して半導体メモリ装置200に伝送する。
The
より詳細に、クロック送信部130は、第1クロック生成部132とクロック送信器134とを備える。第1クロック生成部132は、基準クロック信号CLK_REFに応答して多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>を生成して各送信部(100_0〜100_N、120)に供給する。また、第1クロック生成部132は、基準クロック信号CLK_REFに応答して半導体メモリ装置200に伝送されるクロックCLKを生成する。この時、多重位相クロック信号PLL_CLK<0:M>は、クロックCLKの位相を変化させて生成された信号でありうる。好ましくは、第1クロック生成部132は、位相固定ループ(PLL)回路あるいは遅延固定ループ(DLL)回路で構成される。クロック送信器134は、第1クロック生成部132から出力されるクロックCLKをバッファリングして出力する。
More specifically, the
また、メモリコントローラ100は、入力されたコマンドによってデータの入出力が行われる前の初期期間にデータトレーニングを行うためのトレーニング制御部140をさらに備える。
The
トレーニング制御部140は、上記初期期間に半導体メモリ装置200から入力される直列トレーニングデータの入力を受けて位相制御信号PI_CTRL<0:N>を生成する。
The
より詳細に、トレーニング制御部140は、受信器142とPI制御信号生成部144とを備える。受信器142は、半導体メモリ装置200から入力される直列トレーニングデータを受信する。PI制御信号生成部144は、初期期間に行われるデータトレーニングによる結果として受信された直列トレーニングデータに応じて位相制御信号PI_CTRL<0:N>を生成する。
More specifically, the
一方、半導体メモリ装置200は、複数のデータ受信部(200_0〜200_N−1)と、ストロボ信号受信部220と、クロック受信部240と、位相制御部260とを備える。
On the other hand, the
複数のデータ受信部(200_0〜200_N−1)は、上記複数の送信部(100_0〜100_N−1)から出力される並列データDQ<0:N−1>の入力を受けてデータDIN<0:N−1>を生成する。好ましくは、データ受信部(200_0〜200_N−1)は、並列データDQ<0:N−1>の個数の分だけ備えられる。 The plurality of data receiving units (200_0 to 200_N-1) receive the input of parallel data DQ <0: N-1> output from the plurality of transmitting units (100_0 to 100_N-1) and receive data DIN <0: N-1> is generated. Preferably, the data receiving units (200_0 to 200_N-1) are provided for the number of parallel data DQ <0: N-1>.
より詳細に、各データ受信部は、データ受信器202(RX)、サンプル・ホルダー204(S/H)と、ローカルルータ206とを備える。データ受信器202は、対応する並列データDQ<0:N−1>の入力を受ける。サンプル・ホルダー204は、内部クロックICLKに応じてデータ受信器202の出力をサンプリングする。ローカルルータ206は、入力される内部クロックICLKをルーティングしてサンプル・ホルダー204に提供する。
More specifically, each data receiving unit includes a data receiver 202 (RX), a sample holder 204 (S / H), and a
ストロボ信号受信部220は、メモリコントローラ100から伝送されたストロボ信号STBの入力を受けてトラッキングクロックTRACK_CLKを出力する。
The strobe
クロック受信部240は、クロック送信部130から出力されるクロックCLKの入力を受けて内部クロックICLKを生成する。特に、本発明のクロック受信部240は、内部クロック制御信号ICLK_CTRLに応じて位相を調整することを特徴とする。
The
より詳細に、クロック受信部240は、クロック受信器242と、第2クロック生成部244とを備える。クロック受信器242は、メモリコントローラ100から伝送されたクロックCLKの入力を受ける。第2クロック生成部244は、クロック受信器242に出力されるクロックCLKの入力を受けて多重位相を有するクロック信号を生成する。好ましくは、第2クロック生成部244は、PLLあるいはDLLで構成される。
More specifically, the
位相制御部260は、データの送受信の間、半導体メモリ装置内部で内部クロックICLKの位相が変動(shift)するのを補償するため、内部クロックICLKの位相を制御してトラッキングクロックTRACK_CLKをトラッキングする。
The
より詳細に、位相制御部260は、トラッキング部270と位相調整部280とを備える。トラッキング部270は、ストロボ信号受信器220から出力されるトラッキングクロックTRACK_CLKに応じて内部クロックICLKをトラッキングして内部クロック制御信号ICLK_CTRLを生成する。位相調整部280は、第2クロック生成部244から出力される多重位相を有するクロック信号の入力を受けて、これらの位相を内部クロック制御信号ICLK_CTRLに応じて調整し、内部クロックICLKを生成する。好ましくは、位相調整部280は、位相補間器(PI)で構成される。
More specifically, the
より詳細に、トラッキング部270は、ローカルルータ272、位相検出部274、及び制御信号生成部276を備える。ローカルルータ272は、内部クロックICLKをルーティングして位相検出部274に提供する。位相検出部274は、ローカルルータ272から入力される内部クロックICLKとストロボ信号受信器220から出力されるトラッキングクロックTRACK_CLKの位相とを比較する。制御信号生成部230は、位相検出部274の比較結果に応じて内部クロック制御信号ICLK_CTRLを生成する。
More specifically, the
クロック分配部250は、位相調整部280から出力される内部クロックICLKを分配して各受信端内に備えられたローカルルータに提供する。
The
また、半導体メモリ装置200は、入力されたコマンドによってデータの入出力が行われる前の初期期間に、メモリコントローラ100から半導体メモリ装置200まで接続する経路に存在するスキュー(skew)を補償するためのデータトレーニングを行うためにデータトレーニング部290をさらに備える。
In addition, the
特に、本発明の第1実施形態に係るデータトレーニング部290は、初期動作時の内部データDIN<0:N−1>のみでなく、トラッキングクロックTRACK_CLKのフィードバックをも受けて、これらをメモリコントローラ100のトレーニング制御部140に伝送することを特徴とする。
In particular, the
より詳細に、データトレーニング部290は、レジスタ292、直列化器294、及び送信器296を備える。レジスタ292は、複数のデータ受信部(200_0〜200_N−1)から出力される内部データDIN<0:N−1>、及び、ストロボ信号受信部220から出力されるトラッキングクロックTRACK_CLKのフィードバックを受けて保存する。直列化器294は、レジスタ292に保存された並列内部データDIN<0:N−1>およびトラッキングクロックTRACK_CLKを直列化して出力する。送信器296は、直列化器294の出力を受けてメモリコントローラ100の受信器142に直列トレーニングデータを出力する。
More specifically, the
以下、図面を参照して、本発明の第1実施形態に係るメモリコントローラ100と半導体メモリ装置200との間のデータトレーニングを説明する。
Hereinafter, data training between the
図4は、本発明の第1実施形態に係る半導体システムのデータ送受信方法を説明するためのタイミング図である。また、図4では理解を助けるために第1並列データDQ<0>がトレーニングされる場合を例にあげて示している。 FIG. 4 is a timing diagram for explaining a data transmission / reception method of the semiconductor system according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 shows an example in which the first parallel data DQ <0> is trained to help understanding.
図4(A)に示すように、初期状態で、メモリコントローラの複数のデータ送信部内の各位相補間器は初期化されている。これに伴い、位相補間器が出力するトレーニングクロックTCLKも初期化されている。したがって、位相補間器による位相調整なく、メモリコントローラの複数の送信部は、並列データDQと、クロックCLKと、ストロボ信号STBとを半導体メモリ装置に伝送する。この時、並列データDQは、一定の間隔で位相をずらして出力され得る。例えば、36個のデータが出力される場合は各データが10度の位相差を有するように出力される。従って、クロックCLKの周期の一部、或いは一周期全体の分だけデータの位相を変化させることができる。 As shown in FIG. 4A, in the initial state, each phase interpolator in the plurality of data transmission units of the memory controller is initialized. Along with this, the training clock TCLK output from the phase interpolator is also initialized. Therefore, the plurality of transmission units of the memory controller transmit the parallel data DQ, the clock CLK, and the strobe signal STB to the semiconductor memory device without phase adjustment by the phase interpolator. At this time, the parallel data DQ can be output with a phase shifted at regular intervals. For example, when 36 pieces of data are output, each piece of data is output so as to have a phase difference of 10 degrees. Therefore, the phase of the data can be changed by a part of the period of the clock CLK or the entire period.
図4(B)に示しているように、独立的なコマンドが入力されてデータの入出力動作が行われる前に、メモリコントローラから半導体メモリ装置までの接続する経路に存在するスキュー(skew)を補償するためのデータトレーニングが行われる。半導体メモリ装置の各データ受信部は、内部クロックICLKに応じて並列データDQを受信して内部データを生成する。同様に、ストロボ信号受信部は、ストロボ信号STBを受信してトラッキングクロックTRACK_CLKを出力する。データトレーニング部は、内部データおよびトラッキングクロックTRACK_CLKのフィードバックを受けて、これを直列化してメモリコントローラに直列トレーニングデータを伝送する。 As shown in FIG. 4B, before an independent command is input and data input / output operation is performed, a skew existing in a connection path from the memory controller to the semiconductor memory device is determined. Data training is performed to compensate. Each data receiving unit of the semiconductor memory device receives the parallel data DQ according to the internal clock ICLK and generates internal data. Similarly, the strobe signal receiving unit receives the strobe signal STB and outputs the tracking clock TRACK_CLK. The data training unit receives feedback of the internal data and the tracking clock TRACK_CLK, serializes it, and transmits serial training data to the memory controller.
図4(C)に示しているように、メモリコントローラのトレーニング制御部は、直列トレーニングデータの入力を受けて(N+1)個の位相制御信号を生成する。各データ送信部内の位相補間器は、N個の位相制御信号に応じてトレーニングクロックTCLKを制御することによってデータ送信部から出力されるデータDQの位相を調節する。また、同様に、ストロボ信号送信部内の位相補間器も残り1個の位相制御信号に応じてトレーニングクロックTCLKを制御することによってストロボ信号STBの位相を調節する。 As shown in FIG. 4C, the training control unit of the memory controller receives (N + 1) phase control signals in response to the input of serial training data. The phase interpolator in each data transmission unit adjusts the phase of the data DQ output from the data transmission unit by controlling the training clock TCLK according to the N phase control signals. Similarly, the phase interpolator in the strobe signal transmission unit adjusts the phase of the strobe signal STB by controlling the training clock TCLK according to the remaining one phase control signal.
上記の過程を介して、内部データDINのエッジは、内部クロックICLKの立上りエッジに整列され、ストロボ信号STBの立上りエッジも内部クロックICLKの立上りエッジに整列される。 Through the above process, the edge of the internal data DIN is aligned with the rising edge of the internal clock ICLK, and the rising edge of the strobe signal STB is also aligned with the rising edge of the internal clock ICLK.
図4(D)に示しているように、データトレーニングが終了した時点で、メモリコントローラは、トレーニングクロックTCLK及びそれに応じて出力される並列データDQの位相を0.25×tCKあるいは90度シフトさせる。ここで、tCKは、一周期を意味する。したがって、半導体メモリ装置の内部クロックICLKの立上りエッジおよびストロボ信号STBの立上りエッジが内部データDINの有効ウィンドウの中心に位置することになり、内部クロックICLKとストロボ信号STBが内部データDINの有効ウィンドウ内でtCK/2の最大変動幅を有することができる。 As shown in FIG. 4D, when the data training is completed, the memory controller shifts the phase of the training clock TCLK and the parallel data DQ output in response thereto by 0.25 × tCK or 90 degrees. . Here, tCK means one cycle. Therefore, the rising edge of internal clock ICLK and the rising edge of strobe signal STB of the semiconductor memory device are positioned at the center of the effective window of internal data DIN, and internal clock ICLK and strobe signal STB are within the effective window of internal data DIN. Can have a maximum fluctuation range of tCK / 2.
図4(E)に示しているように、以後メモリコントローラと半導体メモリ装置との間で正常なデータ送受信の間、メモリコントローラの送信端ではクロックCLK、データDQ、及びストロボ信号STBを伝送する。半導体メモリ装置の各受信部は、メモリコントローラから伝送されたクロックCLK、データDQ、及びストロボ信号STBの入力を受ける。この時、ストロボ信号STBは、データの有効ウィンドウの中心に立上りエッジが整列されている。 As shown in FIG. 4E, the clock CLK, data DQ, and strobe signal STB are transmitted at the transmission end of the memory controller during normal data transmission / reception between the memory controller and the semiconductor memory device. Each receiving unit of the semiconductor memory device receives the clock CLK, data DQ, and strobe signal STB transmitted from the memory controller. At this time, the strobe signal STB has a rising edge aligned at the center of the effective window of data.
もし、電源電圧の変化と温度変化とによって半導体メモリ装置の内部クロックICLKの位相が変動すると、半導体メモリ装置の位相制御部260は、ストロボ信号STBの位相を基準としてクロック分配部250およびローカルルータ206によってフィードバックされる内部クロックICLKの位相をトラッキングして内部クロック制御信号ICLK_CTRLを生成する。
If the phase of the internal clock ICLK of the semiconductor memory device fluctuates due to a change in power supply voltage and a change in temperature, the
図4(F)に示しているように、クロック受信部の位相調整部260は、内部クロック制御信号ICLK_CTRLに応じて内部クロックICLKの位相をトラッキングクロックTRACK_CLKの位相と同じように再調整してクロック分配部250に出力する。よって、すべてのデータが有効ウィンドウの範囲内でサンプリングされることができる。
As shown in FIG. 4F, the
以上で議論されたように、本発明の第1実施形態による半導体システムでは、メモリコントローラの送信端と半導体メモリ装置の受信端との間にN個の並列データ及びクロックのみでなくストロボ信号も入出力される。したがって、独立的なコマンドが入力されてデータの入出力動作が行われる前の期間では、データトレーニングによって半導体メモリ装置の受信端で使用される内部クロックがデータの有効ウィンドウの中心で立上りエッジを有するように設定する。合わせて、ストロボ信号STBもデータの有効ウィンドウの中心に立上りエッジが整列されるように調整する。その後、データの送受信中には、内部回路の遅延や、電源電圧の変化あるいは温度変化によって半導体メモリ装置の内部クロックのタイミングが変わったとしても、内部クロックをストロボ信号に応じてトラッキングして位相が歪められた場合にだけ、内部クロックをリアルタイムで再調整する。そうすることによって内部クロックの立上りエッジが内部データの有効ウィンドウ内の所望の位置に整列されることができる。すなわち、データの有効ウィンドウの中心に対する情報がストロボ信号のエッジにあるため、内部クロックをストロボ信号に応じてトラッキング、調整するようにすれば、すべてのデータを常にその有効ウィンドウでサンプリングすることができる。 As discussed above, in the semiconductor system according to the first embodiment of the present invention, not only N parallel data and clocks but also strobe signals are input between the transmission end of the memory controller and the reception end of the semiconductor memory device. Is output. Therefore, in a period before an input / output operation of data is performed after an independent command is input, the internal clock used at the receiving end of the semiconductor memory device by data training has a rising edge at the center of the valid window of data. Set as follows. In addition, the strobe signal STB is also adjusted so that the rising edge is aligned with the center of the effective window of data. After that, during data transmission / reception, even if the internal clock timing of the semiconductor memory device changes due to internal circuit delay, power supply voltage change or temperature change, the internal clock is tracked according to the strobe signal and the phase is changed. Readjust the internal clock in real time only if it is distorted. By doing so, the rising edge of the internal clock can be aligned to a desired location within the valid window of internal data. In other words, since the information about the center of the effective window of the data is at the edge of the strobe signal, if the internal clock is tracked and adjusted according to the strobe signal, all data can always be sampled in the effective window. .
図5は、本発明の第2実施形態に係る半導体システムのデータ送受信装置を説明するためのブロック図である。以下、第2実施形態の説明において第1実施形態と同一の構成に対しては同一の符号を付与し、新たな構成要素に対してだけ新たな符号を付与して説明する。そして、上記同一の構成要素に対する詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a block diagram for explaining a data transmitting / receiving apparatus of a semiconductor system according to the second embodiment of the present invention. Hereinafter, in the description of the second embodiment, the same components as those of the first embodiment will be given the same reference numerals, and only new components will be assigned new reference symbols. Detailed descriptions of the same components are omitted.
以下、本発明の第2実施形態に係る半導体システムでは、ストロボ信号のトレーニングのための回路を最少で具備してもストロボ信号を効率的にエラーなく伝送/受信することができることを特徴とする。 Hereinafter, the semiconductor system according to the second embodiment of the present invention is characterized in that the strobe signal can be efficiently transmitted / received without error even if the strobe signal training circuit is provided at a minimum.
図5に示されたように、本発明の第2実施形態では、半導体メモリ装置200内の複数のデータ受信部(200_0〜200_N−1)のうち、1つのデータ受信部を選択し、選択されたデータ受信部と位相制御部260とは、ローカルルータ300を共有する。すなわち、選択されたデータ受信部に入力される内部クロックICLKを位相制御部260の位相検出部274にフィードバックさせる。
As shown in FIG. 5, in the second embodiment of the present invention, one data receiving unit is selected and selected from the plurality of data receiving units (200_0 to 200_N−1) in the
また、選択されたデータ受信部と接続するメモリコントローラ100のデータ送信部内の位相補間器104は、ストロボ信号送信部120の位相補間器124と位相制御信号PI_CTRLを共有する。
Further, the
好ましくは、選択されたデータ受信部は、位相制御部260と物理的に最も近いところに位置したデータ受信部のうちから選択される。選択されたデータ受信部は、並列データのLSB(Least Significant Bit)あるいはMSB(Most Significant Bit)の入力を受けることができる。
Preferably, the selected data receiving unit is selected from data receiving units located physically closest to the
例えば、図5に示しているように、並列データのMSB、すなわち、DQ<N−1>の入力を受けるデータ受信部(200_N−1)と位相制御部260とは、共有のローカルルータ300から内部クロックICLKの入力を受ける。さらに、選択されたデータ受信部(200_N−1)と接続するメモリコントローラ100のデータ送信部(100_N−1)の位相補間器(PI)104は、ストロボ信号送信部120内の位相補間器124と位相制御信号PI_CTRL<N−1>を共有する。
For example, as shown in FIG. 5, the MSB of parallel data, that is, the data receiving unit (200_N−1) and the
また、本発明の第2実施形態で、半導体メモリ装置200のデータトレーニングを行うためのデータトレーニング部400は、初期動作時に内部データDIN<0:N−1>のフィードバックを受けて、これをメモリコントローラ100のトレーニング制御部500に伝送する。
In the second embodiment of the present invention, the
より詳細に、データトレーニング部400は、レジスタ420と、直列化器440と、送信器460とを備える。レジスタ420は、複数のデータ受信部(200_0〜200_N−1)から出力される内部データDIN<0:N−1>のフィードバックを受けて保存する。直列化器440は、レジスタ420に保存された並列内部データDIN<0:N−1>を直列化して出力する。送信器460は、直列化器440の出力を受けてメモリコントローラ100のトレーニング制御部500に直列トレーニングデータを出力する。
In more detail, the
メモリコントローラ100のトレーニング制御部500は、半導体メモリ装置200から入力される直列トレーニングデータの入力を受けて位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>を生成する。この時、メモリコントローラ100のデータ送信部(100_N−1)の位相補間器104は、ストロボ信号送信部120内の位相補間器124と位相制御信号PI_CTRL<N−1>を共有する。
The
より詳細に、トレーニング制御部500は、受信器520とPI制御信号生成部540とを備える。受信器520は、半導体メモリ装置200から入力される直列トレーニングデータを受信する。PI制御信号生成部540は、初期時点に行われたデータトレーニングの結果として受信される直列トレーニングデータに応じてN個の位相制御信号PI_CTRL<0:N−1>を生成する。
More specifically, the
以下、上記の構成を参照して、本発明の第2実施形態に係るメモリコントローラ100と半導体メモリ装置200との間のデータトレーニングを説明する。
Hereinafter, data training between the
まず、初期状態で、メモリコントローラ100の複数のデータ送信部内の各位相補間器は初期化される。これに伴い、位相補間器が出力するトレーニングクロックTCLKも初期化される。したがって、位相補間器による位相調整なく、メモリコントローラの複数の送信部は、並列データDQと、クロックCLKと、ストロボ信号STBとを半導体メモリ装置200に伝送する。この時、並列データDQは一定の間隔で位相をずらして出力されるのが可能である。例えば、36個のデータが出力される場合は、隣接ずるデータが互いに10度の位相差を有するように各データが出力されることができる。従って、データの位相を、例えばクロック信号CLKの周期の一部または一周期全体の分だけ変化させることができる。
First, in an initial state, each phase interpolator in the plurality of data transmission units of the
この後、独立的なコマンドが入力されてデータの入出力動作が行われる前に、メモリコントローラから半導体メモリ装置への接続する経路に存在するスキュー(skew)を補償するためのデータトレーニングが行われる。半導体メモリ装置の各データ受信部200_0〜200_N−1は、内部クロックICLKに応じて並列データDQを受信して内部データDINを生成する。同様に、ストロボ信号受信部220は、ストロボ信号STBを受信してトラッキングクロックTRACK_CLKを出力する。データトレーニング部400は、内部データDINおよびトラッキングクロックTRACK_CLKのフィードバックを受けて、これを直列化してメモリコントローラに直列トレーニングデータを伝送する。
Thereafter, before an independent command is input and data input / output operation is performed, data training for compensating for a skew existing in a path connecting from the memory controller to the semiconductor memory device is performed. . Each data receiving unit 200_0 to 200_N-1 of the semiconductor memory device receives the parallel data DQ according to the internal clock ICLK and generates the internal data DIN. Similarly, the strobe
メモリコントローラのトレーニング制御部500は、直列トレーニングデータの入力を受けてN個の位相制御信号PI_CTRLを生成する。各データ送信部内の位相補間器104は、N個の位相制御信号に応じてトレーニングクロックTCLKを制御することによってデータ送信部から出力されるデータDQの位相を調整する。また、同様に、ストロボ信号送信部120内の位相補間器124もN個の位相制御信号のうち一つに応じてトレーニングクロックTCLKを制御することによってストロボ信号STBの位相を調節する。
The
特に、本発明の第2実施形態では、トレーニング制御部500は、物理的に一番近いところに位置した並列データのデータライン、例えば、DQ<N−1>と接続したデータ送信部に入力される位相制御信号PI_CTRL<N−1>を利用してストロボ信号送信部内の位相補間器124を制御する。
In particular, in the second embodiment of the present invention, the
上記の過程を介して、内部クロックICLKの立上りエッジは、内部データDINの立上りエッジに整列して、ストロボ信号STBの立上りエッジは、内部クロックICLKの立上りエッジに整列する。 Through the above process, the rising edge of the internal clock ICLK is aligned with the rising edge of the internal data DIN, and the rising edge of the strobe signal STB is aligned with the rising edge of the internal clock ICLK.
データトレーニングが終了した時点で、メモリコントローラは、トレーニングクロックTCLK及びそれに応じて出力される並列データDQの位相を0.25×tCKあるいは90度シフトさせる。したがって、半導体メモリ装置の内部クロックICLKの立上りエッジおよびストロボ信号STBの立上りエッジが内部データDINの有効ウィンドウの中心に位置することになり、内部クロックICLKとストロボ信号STBとが内部データDINの有効ウィンドウ内で最大変動幅(tCK/2)を有することができる。 When the data training is completed, the memory controller shifts the phase of the training clock TCLK and the parallel data DQ output in response thereto by 0.25 × tCK or 90 degrees. Therefore, the rising edge of internal clock ICLK and the rising edge of strobe signal STB of the semiconductor memory device are located at the center of the effective window of internal data DIN, and internal clock ICLK and strobe signal STB are in the effective window of internal data DIN. Can have a maximum fluctuation range (tCK / 2).
以後、メモリコントローラと半導体メモリ装置との間で正常なデータ送受信の間には、メモリコントローラの送信端でクロックCLKおよびデータDQと同時にデータの有効ウィンドウの中心に立上りエッジが整列されたストロボ信号STBをも伝送する。半導体メモリ装置の各受信部は、メモリコントローラから伝送されたクロックCLKおよびデータDQとストロボ信号STBとの入力を受ける。 Thereafter, during normal data transmission / reception between the memory controller and the semiconductor memory device, the strobe signal STB in which the rising edge is aligned at the center of the effective window of the data simultaneously with the clock CLK and the data DQ at the transmission end of the memory controller. Is also transmitted. Each receiving unit of the semiconductor memory device receives the clock CLK and data DQ transmitted from the memory controller and the strobe signal STB.
もし、電源電圧の変化と温度変化によって半導体メモリ装置の内部クロックICLKの位相が変動すると、半導体メモリ装置の位相制御部260は、ストロボ信号STBの位相を基準としてクロック分配部250およびローカルルータ300によってフィードバックされる内部クロックICLKの位相をトラッキングして内部クロック制御信号ICLK_CTRLを生成する。特に、本発明の第2実施形態で、フィードバックされる内部クロックICLKは、物理的に位相制御部260に一番近いところに位置した並列データのMSB、すなわち、DQ<N−1>の入力を受けるデータ受信部の共有ローカルルータ300から出力された信号である。
If the phase of the internal clock ICLK of the semiconductor memory device fluctuates due to a change in power supply voltage and a change in temperature, the
クロック受信部の位相調整部は、内部クロック制御信号ICLK_CTRLに応じて内部クロックICLKの位相を再調整してクロック分配部250に出力する。これによって、すべてのデータをその有効ウィンドウの範囲内でサンプリングすることができるようにする。
The phase adjusting unit of the clock receiving unit readjusts the phase of the internal clock ICLK according to the internal clock control signal ICLK_CTRL and outputs the read signal to the
上記のように、データの送受信の間には、ストロボ信号STBの位相とフィードバックされる内部クロックICLKの位相との比較結果により位相が歪んだと分かった場合にのみ、内部クロックICLKをリアルタイムで再調整する。そうすることによって内部クロックICLKの立上りエッジは、内部データDIN<0:N−1>の有効ウィンドウ内の所望の位置、例えば、ストロボ信号STBの立上りエッジに整列されることができる。結果的に、誤動作なくデータ送受信を行うことができる。 As described above, during the data transmission / reception, the internal clock ICLK is re-sent in real time only when the phase is found to be distorted by the comparison result between the phase of the strobe signal STB and the phase of the internal clock ICLK fed back. adjust. By doing so, the rising edge of the internal clock ICLK can be aligned to a desired position within the valid window of the internal data DIN <0: N−1>, for example, the rising edge of the strobe signal STB. As a result, data transmission / reception can be performed without malfunction.
以上で議論されたように、本発明の第2実施形態に係る半導体メモリシステムでは、半導体メモリ装置内部のストロボ信号のトレーニングのための回路を最小限で備え、ストロボ信号を効率的にエラーなく伝送/受信することができる。従って、半導体メモリシステムは高集積化が可能となりながら、電子装置およびシステム内に要求される小さい面積を容易に満足でき、且つ設計変更も容易である。また、本発明の第2実施形態に係る半導体メモリシステムでは、データ伝送速度に応じてストロボ信号の周波数が高まったとしてもデータ、クロックおよびストロボ信号を効率的にエラーなく伝送および受信することができる。 As discussed above, in the semiconductor memory system according to the second embodiment of the present invention, a circuit for training the strobe signal inside the semiconductor memory device is provided at a minimum, and the strobe signal is efficiently transmitted without error. / Can be received. Accordingly, the semiconductor memory system can be highly integrated, and can easily satisfy the small area required in the electronic device and the system, and can be easily changed in design. Further, in the semiconductor memory system according to the second embodiment of the present invention, even when the frequency of the strobe signal is increased according to the data transmission speed, the data, clock and strobe signal can be transmitted and received efficiently without error. .
本発明の技術思想は、上記好ましい実施形態により具体的に説明されたが、上記した実施形態はその説明のためのものであり、その制限のためのものでないことに注意されたい。また、当業者ならば本発明の技術的思想の範囲内で多様な実施形態が可能であることを容易に理解できるであろう。 Although the technical idea of the present invention has been specifically described by the above-described preferred embodiments, it should be noted that the above-described embodiments are for explanation and not for limitation. Further, those skilled in the art will readily understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
10 メモリコントローラ
10_0〜10_N−1 送信部
12、22 送信器
14 位相補間器
20 第1クロック生成部
24 受信器
26 PI制御信号生成部
30 半導体メモリ装置
30_0〜30_N−1 複数の受信部
32 受信器
34 サンプル・ホルダー(S/H)
36 ローカルルータ
40 第2クロック生成部
42 クロック分配部
44 受信器
50 データトレーニング部
52 レジスタ
54 直列化器(Serializer)
56 送信器56
100 メモリコントローラ
100_0〜100_N−1 データ送信部
102 データ送信器
104 位相補間器
120 ストロボ信号送信部
122 ストロボ信号送信器
124 ストロボ信号位相補間器
130 クロック送信部
132 第1クロック生成部
134 クロック送信器
140、500 トレーニング制御部
142 受信器
144 PI制御信号生成部
200 半導体メモリ装置
200_0〜200_N−1 データ受信部
202 データ受信器
204 サンプル・ホルダー(S/H)
206 ローカルルータ
220 ストロボ信号受信部
240 クロック受信部
242 クロック受信器
244 第2クロック生成部
250 クロック分配部
260 位相制御部
270 トラッキング部
272 ローカルルータ
274 位相検出部
276 制御信号生成部
280 位相調整部
290、400 データトレーニング部
292、420 レジスタ
294、440 直列化器
296、460 送信器
520 受信器
540 PI制御信号生成部
DESCRIPTION OF
36
56
100 Memory Controller 100_0 to 100_N-1
206
Claims (31)
クロックの入力を受けて内部クロックを生成するクロック受信部と、
前記内部クロックに応じて並列データの入力を受けて内部データを生成する複数のデータ受信部と、
データの受信の間、前記内部クロックの位相の変動を補償するために、前記トラッキングクロックをトラッキングして前記内部クロックの位相を調整する位相制御部と、
を備えることを特徴とする半導体メモリ装置。 A strobe signal receiver for receiving a strobe signal and generating a tracking clock;
A clock receiver for receiving an input of the clock and generating an internal clock;
A plurality of data receiving units that receive input of parallel data according to the internal clock and generate internal data;
A phase controller that tracks the tracking clock and adjusts the phase of the internal clock to compensate for variations in the phase of the internal clock during data reception;
A semiconductor memory device comprising:
前記トラッキングクロックを基準として前記内部クロックをトラッキングして、該トラッキングの結果に応じて内部クロック制御信号を出力するトラッキング部と、
前記内部クロック制御信号に応じて前記内部クロックの位相を調整する位相調整部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。 The phase control unit is
A tracking unit that tracks the internal clock with reference to the tracking clock and outputs an internal clock control signal according to the tracking result;
A phase adjuster for adjusting the phase of the internal clock according to the internal clock control signal;
The semiconductor memory device according to claim 1, comprising:
複数の前記データ受信部のうち特定のデータ受信部に入力される内部クロックのフィードバックを受けることを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。 The tracking unit is
3. The semiconductor memory device according to claim 2, wherein feedback of an internal clock input to a specific data receiving unit among the plurality of data receiving units is received.
複数の前記データ受信部のうち、前記ストロボ信号受信部と物理的に最も近いところに位置するデータ受信部であることを特徴とする請求項3に記載の半導体メモリ装置。 The specific data receiver is
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the data receiving unit is a data receiving unit physically located closest to the strobe signal receiving unit among the plurality of data receiving units.
複数の前記データ受信部のうち、並列データのLSB(Least Significant Bit)あるいはMSB(Most Significant Bit)の入力を受けるデータ受信部であることを特徴とする請求項3に記載の半導体メモリ装置。 The specific data receiver is
4. The semiconductor memory device according to claim 3, wherein the semiconductor memory device is a data receiving unit that receives an input of LSB (Least Significant Bit) or MSB (Most Significant Bit) of parallel data among the plurality of data receiving units.
前記トラッキングクロックと前記内部クロックとの位相差を検出する位相検出部と、
前記検出結果に応じて前記内部クロック制御信号を出力する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする請求項2に記載の半導体メモリ装置。 The tracking unit is
A phase detector that detects a phase difference between the tracking clock and the internal clock;
A control signal generator for outputting the internal clock control signal according to the detection result;
The semiconductor memory device according to claim 2, further comprising:
位相補間部(Phase Interpolator)であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の半導体メモリ装置。 The phase adjusting unit is
The semiconductor memory device according to claim 2, wherein the semiconductor memory device is a phase interpolator.
前記並列データの有効ウィンドウの中心に立上りエッジが整列された信号であることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。 The strobe signal is
2. The semiconductor memory device according to claim 1, wherein the rising edge is aligned with the center of the effective window of the parallel data.
前記クロック分配器から出力される前記内部クロックをルーティングして複数の前記データ受信部および前記位相制御部に供給するローカルルータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体メモリ装置。 A clock distributor that distributes a clock output from the clock receiver and outputs the clock as the internal clock;
A local router that routes the internal clock output from the clock distributor and supplies the internal clock to the plurality of data receiving units and the phase control unit;
The semiconductor memory device according to claim 1, further comprising:
前記第1半導体チップが、
複数の並列データを出力する複数のデータ送信部と、
クロックを出力するクロック送信部と、
ストロボ信号を出力するストロボ信号送信部とを備え、
前記第2半導体チップが、
前記ストロボ信号の入力を受けてトラッキングクロックを生成するストロボ信号受信部と、
前記クロックの入力を受けて内部クロックを生成するクロック受信部と、
前記内部クロックに応じて前記並列データの入力を受けて内部データを生成する複数のデータ受信部と、
前記トラッキングクロックをトラッキングして前記内部クロックの位相を調整する位相制御部と、
を備えることを特徴とする半導体システム。 In a semiconductor system including a first semiconductor chip and a second semiconductor chip for transmitting and receiving data,
The first semiconductor chip is
A plurality of data transmission units for outputting a plurality of parallel data;
A clock transmitter for outputting a clock;
A strobe signal transmitter that outputs strobe signals,
The second semiconductor chip is
A strobe signal receiver that receives the strobe signal and generates a tracking clock;
A clock receiver for receiving the clock and generating an internal clock;
A plurality of data receiving units that receive the parallel data according to the internal clock and generate internal data;
A phase control unit that tracks the tracking clock and adjusts the phase of the internal clock;
A semiconductor system comprising:
前記トラッキングクロックを基準として前記内部クロックをトラッキングして、その結果に応じて内部クロック制御信号を出力するトラッキング部と、
前記内部クロック制御信号により前記内部クロックの位相を調整する位相調整部と、
を備えることを特徴とする請求項10に記載の半導体システム。 The phase control unit is
A tracking unit that tracks the internal clock with reference to the tracking clock and outputs an internal clock control signal according to the result;
A phase adjuster for adjusting the phase of the internal clock according to the internal clock control signal;
The semiconductor system according to claim 10, comprising:
複数の前記データ受信部のうち特定のデータ受信部に入力される前記内部クロックのフィードバックを受けることを特徴とする請求項11に記載の半導体システム。 The tracking unit is
12. The semiconductor system according to claim 11, wherein feedback of the internal clock input to a specific data receiving unit among the plurality of data receiving units is received.
前記トラッキングクロックと前記内部クロックとの位相差を検出する位相検出部と、
前記検出結果に応じて前記内部クロック制御信号を出力する制御信号生成部と、
を備えることを特徴とする請求項12に記載の半導体システム。 The tracking unit is
A phase detector that detects a phase difference between the tracking clock and the internal clock;
A control signal generator for outputting the internal clock control signal according to the detection result;
The semiconductor system according to claim 12, comprising:
基準クロックの入力を受けて前記クロックおよび多重位相クロック信号を生成するクロック生成部と、
複数の第1位相制御信号および前記多重位相クロック信号に応答して前記並列データの位相を調整する複数の第1位相調整部と、
第2位相制御信号および前記多重位相クロック信号に応答して前記ストロボ信号の位相を調整する第2位相調整部と、
をさらに備えることを特徴とする請求項10〜12の何れか1項に記載の半導体システム。 The first semiconductor chip is
A clock generator for receiving the input of a reference clock and generating the clock and the multiple phase clock signal;
A plurality of first phase adjusters for adjusting a phase of the parallel data in response to a plurality of first phase control signals and the multiple phase clock signal;
A second phase adjustment unit for adjusting a phase of the strobe signal in response to a second phase control signal and the multiple phase clock signal;
The semiconductor system according to claim 10, further comprising:
前記第1位相調整部および前記第2位相調整部が、位相補間器(Phase Interpolator、PI)を備えることを特徴とする請求項14に記載の半導体システム。 The clock generation unit includes a phase locked loop (PLL) circuit or a delay locked loop (Delay Locked Loop),
The semiconductor system according to claim 14, wherein the first phase adjustment unit and the second phase adjustment unit include a phase interpolator (PI).
前記並列データの有効ウィンドウの中心に前記ストロボ信号の立上りエッジが整列するように前記ストロボ信号の位相を調整することを特徴とする請求項14に記載の半導体システム。 The second phase adjustment unit is
15. The semiconductor system according to claim 14, wherein a phase of the strobe signal is adjusted so that a rising edge of the strobe signal is aligned with a center of an effective window of the parallel data.
前記第1半導体チップの複数の前記データ送信部のうち、前記第2半導体チップの特定の前記データ受信部と連結したデータ送信部に入力される前記第1位相制御信号を前記第2位相制御信号に入力されることを特徴とする請求項14に記載の半導体システム。 The second phase adjustment unit is
Of the plurality of data transmission units of the first semiconductor chip, the first phase control signal input to the data transmission unit connected to the specific data reception unit of the second semiconductor chip is the second phase control signal. 15. The semiconductor system according to claim 14, wherein
入力されたコマンドによってデータの送受信が行われる前の初期期間に行われるデータトレーニングにより決定されることを特徴とする請求項14に記載の半導体システム。 The first phase control signal and the second phase control signal are:
15. The semiconductor system according to claim 14, wherein the semiconductor system is determined by data training performed in an initial period before data transmission / reception is performed according to an input command.
前記初期期間に、複数の前記データ受信部から出力される前記内部データのフィードバックを受けてトレーニングデータを出力するデータトレーニング部をさらに備え、
前記第1半導体チップが、
前記初期期間に、前記データトレーニング部から入力される前記トレーニングデータの入力を受けて前記第1位相制御信号ないし第3位相制御信号を生成するトレーニング制御部をさらに備えることを特徴とする請求項14に記載の半導体システム。 The second semiconductor chip is
A data training unit that outputs training data in response to feedback of the internal data output from the plurality of data reception units in the initial period;
The first semiconductor chip is
15. The apparatus according to claim 14, further comprising a training control unit that receives the training data input from the data training unit and generates the first to third phase control signals in the initial period. The semiconductor system described in 1.
複数の前記データ受信部から出力される前記内部データのフィードバックを受けて保存するレジスタと、
前記レジスタに保存されたデータを直列化させて出力する直列化器と、
前記直列化器の出力の入力を受けて前記トレーニングデータとして前記第1半導体チップに送信する送信器と、
を備えることを特徴とする請求項19に記載の半導体システム。 The data training unit
A register for receiving and storing feedback of the internal data output from a plurality of the data receiving units;
A serializer that serializes and outputs the data stored in the register;
A transmitter that receives an input of the output of the serializer and transmits the training data to the first semiconductor chip;
20. The semiconductor system according to claim 19, further comprising:
前記クロック分配器の出力をルーティングして複数の前記データ受信部および前記位相制御部に供給するローカルルータと、
をさらに備えることを特徴とする請求項10に記載の半導体システム。 A clock distributor for distributing the internal clock output from the clock receiver;
A local router that routes the output of the clock distributor and supplies it to the plurality of data receivers and the phase controller;
The semiconductor system according to claim 10, further comprising:
複数の並列データ、クロックおよびストロボ信号を前記第1半導体チップから前記第2半導体チップに伝送するステップと、
前記ストロボ信号の入力を受けてトラッキングクロックを生成するステップと、
前記クロックの入力を受けて内部クロックを生成するステップと、
前記内部クロックに応じて前記並列データの入力を受けて内部データを生成するステップと、
データの送受信の間、前記内部クロックの位相の変動を補償するために、前記トラッキングクロックをトラッキングして前記内部クロックの位相を調整するステップと、
を含むことを特徴とする半導体システムのデータ送受信方法。 In a method for transmitting and receiving data between a first semiconductor chip and a second semiconductor chip,
Transmitting a plurality of parallel data, clock and strobe signals from the first semiconductor chip to the second semiconductor chip;
Receiving a strobe signal and generating a tracking clock;
Receiving an input of the clock and generating an internal clock; and
Receiving the parallel data according to the internal clock and generating internal data;
Tracking the tracking clock and adjusting the phase of the internal clock to compensate for variations in the phase of the internal clock during data transmission and reception;
A data transmission / reception method for a semiconductor system, comprising:
前記トラッキングクロックと前記内部クロックとの位相の差異を検出して内部クロック制御信号を出力するステップと、
前記内部クロック制御信号に応じて前記内部クロックの位相を補正するステップと、
を含むことを特徴とする請求項22に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 The step of adjusting the phase comprises:
Detecting a phase difference between the tracking clock and the internal clock and outputting an internal clock control signal;
Correcting the phase of the internal clock in response to the internal clock control signal;
23. The data transmission / reception method for a semiconductor system according to claim 22, further comprising:
複数の前記並列データのうち特定の前記並列データの入力を受けるために入力される内部クロックを利用することを特徴とする請求項22に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 The internal clock is
23. The data transmission / reception method of a semiconductor system according to claim 22, wherein an internal clock input to receive input of the specific parallel data among the plurality of parallel data is used.
複数の第1位相制御信号および前記多重位相クロック信号に応答して前記並列データの位相を調整するステップと、
第2位相制御信号および前記多重位相クロック信号に応答して前記ストロボ信号の位相を調整するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項24に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 The first semiconductor chip receiving a reference clock and generating the clock and a multiple phase clock signal;
Adjusting the phase of the parallel data in response to a plurality of first phase control signals and the multiple phase clock signal;
Adjusting the phase of the strobe signal in response to a second phase control signal and the multiple phase clock signal;
25. The data transmission / reception method of a semiconductor system according to claim 24, further comprising:
前記並列データの有効ウィンドウの中心に前記ストロボ信号の立上りエッジが整列するように前記ストロボ信号の位相を調整することを特徴とする請求項25に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 In the step of adjusting the phase of the strobe signal,
26. The data transmission / reception method of a semiconductor system according to claim 25, wherein the phase of the strobe signal is adjusted so that the rising edge of the strobe signal is aligned with the center of the effective window of the parallel data.
複数の前記第1位相制御信号のうち特定の前記並列データの位相を調整するための前記第1位相制御信号を前記第2位相制御信号に入力されることを特徴とする請求項25に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 In the step of adjusting the phase of the strobe signal,
26. The first phase control signal for adjusting the phase of specific parallel data among the plurality of first phase control signals is input to the second phase control signal. Data transmission / reception method for semiconductor system.
入力されたコマンドによってデータの送受信が行われる前の初期期間に行われるデータトレーニングに応じて決定されるステップをさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 The first phase control signal and the second phase control signal are:
26. The data transmission / reception method of a semiconductor system according to claim 25, further comprising a step determined according to data training performed in an initial period before data transmission / reception is performed according to an input command.
前記第1半導体チップで前記トレーニングデータの入力を受けて前記第1位相制御信号および前記第2位相制御信号を生成するステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 Outputting training data to the first semiconductor chip in response to feedback of the internal data of the second semiconductor chip in an initial period before data is transmitted and received;
Receiving the training data at the first semiconductor chip and generating the first phase control signal and the second phase control signal;
26. The data transmission / reception method of a semiconductor system according to claim 25, further comprising:
前記内部データのフィードバックを受けて保存するステップと、
前記保存されたデータを直列化させて出力するステップと、
前記直列化されたデータを前記トレーニングデータとして前記第1半導体チップに送信するステップと、
を含むことを特徴とする請求項29に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 The step of outputting the training data comprises:
Receiving and storing feedback of the internal data;
Serializing and outputting the stored data; and
Transmitting the serialized data as the training data to the first semiconductor chip;
30. The data transmission / reception method of a semiconductor system according to claim 29, comprising:
分配して得られた前記内部クロックをルーティングするステップと、
をさらに含むことを特徴とする請求項22に記載の半導体システムのデータ送受信方法。 Distributing the input clock and outputting it to the internal clock;
Routing the internal clock obtained by distribution;
The data transmission / reception method for a semiconductor system according to claim 22, further comprising:
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